STM32/GD32 IAP/Bootloader升级APP

只看该作者 · 2022-11-23 14:48

STM32/GD32 IAP/Bootloader升级APP研究以及编程实现、hex文件格式
一、Hex格式

【Intel英特尔Hex格式官方文档】
【什么是Hex文件格式？】

除每行开头的 ‘:’ 外，其它均是2字节表示一个十六进制数。例如02表示0x02，F2表示0xF2

行开头：每行以ASCII的 : 为开头
长度：标识数据区域的字节数
地址：相对于基地址的偏移地址
类型标识：有6种，如下表
数据区域
行校验：冒号后、校验和前的值累加，并对和值按位取反后加1

只看该作者 · 2022-11-23 14:49

只看该作者 · 2022-11-23 14:50

在Keil MDK中更改程序起始地址 0x8000000 -> 0x8005000 后， hex文件的地址变化如下：

只看该作者 · 2022-11-23 14:52

Hex数据域

@ CSDN Tyrion.Mon
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%x, ", *((uint32_t *)0x8000000 + i));
}
printf("\r\n");
for (i = 0; i < 20; i++)
{
printf("%x, ", *((uint16_t *)0x8000000 + i));
}
printf("\r\n");
for (i = 0; i < 40; i++)
{
printf("%x, ", *((uint8_t *)0x8000000 + i));
}

只看该作者 · 2022-11-23 14:53

加上以上代码以输出Flash地址的值，烧写程序之后，对比hex文件和打印结果

Flash支持16位半字写入和32位整字写入，且为小端格式。
选择半字写入时，向地址0x08000000写入0x5B88，向地址0x08000002写入0x2000，向地址0x08000004写入0x0145，…
选择整字写入时，向地址0x08000000写入0x20005B88，向地址0x08000004写入0x08000145，向地址0x08000008写入0x0800014D，…

只看该作者 · 2022-11-23 14:54

烧写地址设置

在Keil MDK中，对Cortex-M3/4已经默认了程序烧录起始地址是0x08000000，并且可以选择在烧写程序前进行全片擦除或是按需擦除。那么就可以划分出两块区域分别放Bootloader程序和APP程序。

只看该作者 · 2022-11-23 14:55

只看该作者 · 2022-11-23 15:16

例如如下划分

只看该作者 · 2022-11-23 15:17

Bootloader在前：单片机上电时先运行Bootloader，等待升级指令。无指令时计时，超时进入APP；有升级指令，则开始升级APP即接收升级数据写入Flash，写入完成后跳转APP。
Bootloader在后：单片机上电时直接进入APP，运行过程中接收到升级指令后跳转Bootloader进行APP升级。升级完成后跳转APP。

只看该作者 · 2022-11-23 15:18

同样的，在APP中也可升级Bootloader，但一般不需要。
Bootloader的功能尽量单一，大小尽量小，且占用的地址不能与APP的重叠。

需要特别注意的是，如果不勾选“Use Memory Layout from Target Dialog”，则上面选项卡中设置的地址是不起作用的，需要自行修改分散加载文件（未研究）。

只看该作者 · 2022-11-23 15:19

只看该作者 · 2022-11-23 15:20

只看该作者 · 2022-11-23 15:22

Bootloader跳转APP

跳转前需要检查APP的栈顶指针是否合法、关闭所有中断、重设栈顶指针、偏移中断向量表（可以在APP中设置）。

只看该作者 · 2022-11-23 15:23

定义如下数据

@ CSDN Tyrion.Mon
#define APP_LOADED_ADDR 0x5000 //APP加载地址
typedef void (*pAppFunction) (void);
pAppFunction application;
__IO uint32_t JumpAddress = NULL;

只看该作者 · 2022-11-23 15:25

升级APP完成后，调用如下代码

@ CSDN Tyrion.Mon
/* APP栈顶指针合法 */
if (0x20000000 == ((*(__IO uint32_t*)APP_LOADED_ADDR) & 0x2FFE0000))
{
__disable_irq(); //关闭所有中断
JumpAddress = *(__IO uint32_t*)(APP_LOADED_ADDR + 4); //Reset_Handler 入口地址
application = (pAppFunction) JumpAddress;
__set_MSP(*(__IO uint32_t*) APP_LOADED_ADDR); //APP程序堆栈指针起始
printf("APP地址%#x, \r\n", APP_LOADED_ADDR);
application(); //跳转到Reset_Handler即APP
}

只看该作者 · 2022-11-23 15:26

宏 APP_LOADED_ADDR 是APP的起始地址，而APP程序的起始是栈顶指针。
为什么加载地址不是0x8005000?
因为选择了从Flash启动，所以Flash被映射到了0x00000000。所以访问0x080050000和0x5000效果是一样的。

只看该作者 · 2022-11-23 15:31

所以如果正确写入了APP，则地址 (__IO uint32_t *)APP_LOADED_ADDR 处的栈顶指针必然在该型号单片机的SRAM大小范围内。96K Sram地址范围为0x2000 0000 - 0x2001 7FFF，64K Sram地址范围为0x2000 0000 - 0x2000 FFFF。

只看该作者 · 2022-11-23 15:34

(0x20000000 == (((__IO uint32_t)APP_LOADED_ADDR) & 0x2FFE0000)) 表示的是从地址0x5000取出栈顶指针，通过运算检查栈顶地址是否落在0x2000 0000 - 0x2001 7FFF。64K的检查为(0x20000000 == (((__IO uint32_t)APP_LOADED_ADDR) & 0x2FFF0000))。相当于读出的值直接与Sram范围值比较。

只看该作者 · 2022-11-23 15:35

跳转到APP不是跳转栈顶指针，而是跳转Reset_Handler，而Reset_Handler在栈顶指针后，所以需要偏移32位。

只看该作者 · 2022-11-23 15:36

application为一个void类型的函数指针，并将其指向Reset_Handler的地址。application()表示执行指针指向的函数，即Reset_Handler函数。